晶内偏析
这是偏析最常见的一种形式，指的是在液态金属或合金结晶过程中，溶质原子被固相优先吸收或排斥，导致剩余液相中溶质浓度变化，进而在固态相内部形成浓度梯度。这种不均匀性可能位于晶粒内部的不同区域，也可能出现在相邻晶粒之间。其成因通常与凝固过程中的热传导效率、过冷度大小以及合金成分的波动有关。例如，在铸造过程中，如果冷却速度过快，晶粒细化，晶粒内部的成分波动会加剧，形成显著的晶内偏析。
晶界偏析
晶界偏析是指溶质原子在晶界处发生富集或贫集的现象。由于晶界处原子的排列方式与晶内不同（如晶界处的原子平面度较高，且存在晶格畸变），其能量状态不同于晶内原子，因此倾向于吸附不同成分的物质。在凝固过程中，晶界处的液相往往比晶内液相先凝固，或者因界面能的作用导致溶质原子在界面处重新分配，从而在晶界形成一层富集溶质的边界层。这些富集层若超出允许范围，将严重削弱材料的结合强度，甚至引发热裂或剪切带。
枝晶偏析
枝晶偏析是晶内偏析的一种特殊表现形式，主要发生在快速凝固条件下。当合金液在生长过程中遇到其他合金液阻挡，导致生长方向受阻时，枝晶开始生长，但枝晶臂内部的化学成分无法及时与母液保持平衡，从而形成了枝晶干（主干）与枝晶间（侧棱）之间成分差异巨大的区域。这种偏析会导致材料的塑性和韧性显著下降，特别是在冲击载荷下易发生脆性断裂。
宏观偏析
宏观偏析是指在整个铸件或焊缝区域内，由于重力、迁移力或电磁场的作用，导致溶质元素在宏观尺度上的不均匀分布。这种偏析通常发生在铸造过程中的冒口、冷隔或收缩小孔处。由于这些区域往往处于非平衡冷却状态，溶质元素随重力沉降或定向迁移，形成面积较大、影响范围广的偏析带。这是传统铸造工艺中的主要质量问题之一。
凝固缺陷中的偏析是工业中极为常见的现象，它直接影响铸件的质量。例如，在铸造铝合金时，如果冷却速度过慢，偏析可能导致铸件内部出现疏松或气孔，降低疲劳强度；而在焊接高温合金时，严重的熔池偏析（如枝晶偏析）会导致焊缝金属强度不足，易产生裂纹。此外，偏析还可能在土壤中沉积，影响农作物的生长，被称为“植物偏析”。理解这些成因是实现精准控制的基础。
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晶内偏析主要源于成分波动和热传导差异。
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晶界偏析由界面能驱动，形成边界富集层。
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枝晶偏析发生在快速生长过程中，伴随枝晶臂成分异质。
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宏观偏析受重力或迁移力影响，形成大尺度区域不均。